4
S4A
(Scratch) + Arduino
Utilización de S4A (Scratch) más la tarjeta Arduino en un ambiente
de programación gráfica orientado a la educación
+
Ver. 1.0
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Serie: Herramientas Gráficas para la programación de
Arduino
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Objetivo de este trabajo.
Una Introducción general a S4A
Salida Intermitente
Salida intermitente con visualización de estado en pantalla
Salida intermitente con visualización de estado en pantalla y control
de frecuencia mediante un canal de entrada analógica.
Gobierno de una salida mediante un pulsador
Gobierno de salida con pulsador en pantalla: Pulsador virtual
Gobierno de salida en modo biestable “memoria”
Control de una salida mediante el teclado
Contador Sencillo
Contador Adelante/atrás
Contador con puesta a “cero”
Semáforo
Control de un motor
Control de un servomotor (giro 180º)
Lectura de un canal analógico de entrada.
Simulador de un Termóstato
Traspaso de un valor analógico de entrada a una salida analógica
Gobierno de una salida analógica desde la pantalla del Escenario
Gobierno de una salida analógica mediante el valor de la posición x
del ratón.
Gobierno de una salida analógica mediante un bucle secuencial
continuo
Termómetro con leds y sensor LM35
Instalación domótica
Enero de 2012 Versión de Documento: V1.0
José Manuel Ruiz Gutiérrez [email protected]
Blog de referencia: http://josemanuelruizgutierrez.blogspot.com/
2
S4A (Scrtach) + Arduino
1.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Objetivo de este trabajo.
Con el presente trabajo práctico pretendo dar a conocer las posibilidades de la
herramienta S4A en conjunción con la tarjeta Open Hardware Arduino UNO.
S4A es un entorno desarrollado a partir del prestigioso entorno Scratch
desarrollado en el MIT Media Lab de muy amplia difusión en el mundo de la educación.
La intención de este trabajo es facilitar a los profesores, estudiantes e interesados
en la programación grafica y en los entornos Open Hardware una primera iniciación
practica abordando la resolución de sencillos ejemplos en los que se hace uso de la
librería de objetos que se encargan de la comunicación con Arduino.
Es evidente que ya se terminaron aquellos entornos de programación en los que
había que “pelearse” con una sintaxis de comandos en ocasiones diabólica. En este caso
S4A realiza esa tarea tediosa y permite al usuario dedicarse a la creación y
perfeccionamiento del algoritmo que resolverá su problema.
En este trabajo aporto una colección de ejemplos que permitirán al lector
comprender las posibilidades de esta poderosa conjunción Arduino + S4A y le animarán
a continuar facilitándole el conocimiento de una de las plataformas Open Hardware más
interesantes y difundidas en el mundo.
Poner en la comunidad internacional Arduino este trabajo es para mí una
satisfacción porque con ello creo aportar un “pequeño grano de arena” al conocimiento y
a su pública y libre difusión a través de herramientas públicas y gratuitas.
Agradezco sinceramente a todos cuantos, antes de mi, trabajaron en este campo y
valoro sus aportaciones, especialmente a los creadores de S4A que han contribuido de
una manera notoria a la difusión de Arduino como herramienta de aprendizaje.
3
S4A (Scrtach) + Arduino
2.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Una introducción a S4A
Citilab
Introducción
Citilab pone a disposición de la comunidad Arduino una aplicación basada en
Scratch para programar de manera gráfica Arduino. La aplicación se llama S4a (ficheros
para descargar S4A y Firmware)
S4A es una modificación de Scratch que proporciona una programación sencilla
de la plataforma abierta de hardware Arduino. Incluye nuevos bloques para controlar
sensores y actuadores conectados a Arduino. También hay una tabla que informa del
estado de los sensores similar a la PicoBoard.
Ha sido desarrollada para atraer a la gente al mundo de la programación. Su
objetivo es también proporcionar una interfaz de nivel alto para programadores de
Arduino con funcionalidades como la interacción de varias placas a través de eventos de
usuario.
Características
Los objetos de la librería Arduino ofrecen bloques para
funcionalidades básicas del microcontrolador, escrituras y lecturas
tanto analógicas como digitales, además de alguna de más nivel.
4
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Puedes encontrar bloques para controlar servomotores de rotación
continua Parallax.
Se pueden crear objetos Arduino a través de 3 maneras distintas en el
entorno de Scratch. Puedes elegir entre crear una nueva conexión o
usar una ya existente. Esta característica permite a los objetos virtuales
Arduino funcionar de forma colaborativa usando la misma conexión
(el objeto físico). El objeto Arduino encontrará él mismo el puerto
USB donde la placa esté conectada.
S4A interactúa con Arduino enviando el estado de los actuadores y
recibiendo el de los sensores cada 75 ms, por lo tanto el ancho de
pulso ha de ser mayor que este período. Este intercambio de
información se efectúa usando el protocolo de la PicoBoard, el cual ya
está implementado en un programa específico (llamado firmware) en
la placa. Encontrareis instrucciones de cómo cargarlo a través del
entorno Arduino.
Funciona con las versiones Duemilanove/Diecimila y Uno, quizás
también con otras pero no las hemos testeado aún. También se puede
controlar una placa de manera inalámbrica si se añade un módulo RF
como por ejemplo XBee. Una característica importante es que se
puede crear un proyecto utilizando tantas placas como puertos USB
haya disponibles.
S4A es compatible con Scratch, se puede trabajar con proyectos
Scratch y también con la PicoBoard. Sin embargo, no se pueden
compartir proyectos ya que va en contra de los términos de uso de
Scratch.
Por otra parte, la configuración de entrada/salida aún está siendo
desarrollada, así que por ahora los componentes tienen que conectarse
de una forma concreta. Dicha configuración ofrece 6 entradas
analógicas (pines analógicos), 2 entradas digitales (pines digitales 2 y
3), 3 salidas analógicas (pines digitales 5, 6 y 9), 3 salidas digitales
(pines 10, 11 y 13) y 4 salidas especiales para conectar servomotores
de rotación continua Parallax (pines digitales 4, 7, 8 y 12).
5
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Creadores: S4A ha sido desarrollado por Marina Conde, Víctor Casado, Joan
Güell, José García y Jordi Delgado con la ayuda del Grupo de Programación Smalltalk
del Citilab. Para informar de errores o simplemente darnos sugerencias podéis escribir a:
[email protected]
Modo de instalación.
1. Para instalar S4A +Arduino se deberán seguir los siguientes pasos.
2. Primero instalar el software S4A una vez que se haya descargado del
su lugar de origen.
3. Se deberá instalar en la tarjeta Arduino el Firmware correspondiente
que facilita la comunicación con S4A. Esto se realiza cargando el
fichero firmware en el IDE de Arduino y después descargándolo sobre
la tarjeta.
4. Finalmente se ejecuta S4A y de realiza el diseño haciendo uso de las
librerías de bloques correspondientes una parte de las cuales se
encarga de la lectura y escritura de datos en la tarjeta de acuerdo
siempre con la configuración que establezca el firmware. A
continuación se detallan estas configuraciones de E/S que no
olvidemos que no se pueden modificar desde S4A.
ENTRADAS/SALIDAS
salidas digitales (pines digitales 10,11 y 13)
salidas analógicas (pines digitales 5, 6 y 9)
entradas analógicas (todos los pines analógicos de entrada)
entradas digitales (pines digitales 2 y 3)
servomotores RC (pines digitales 4, 7, 8 y 12)
6
S4A (Scrtach) + Arduino
3.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Salida intermitente
Nuestro primer ejercicio será el encendido y apagado de un diodo led conectado
en la salida PIN 13 de la Tarjeta Arduino.
En la siguiente imagen se ve el gráfico correspondiente a esta sencilla aplicación.
Se han utilizado dos funciones “digital” de la librería “movimiento” asociadas a
la salida PIN 13 una en estado “encendido” y otra en estado “apagado”
Las temporizaciones se hacen con los bloques “pensar” de la librería
“apariencia” a los que les hemos quitado el texto que muestran por defecto y en los que
se ha colocado el valor del tiempo en segundos, se pueden realizar también con el bloque
“esperar … segundos” de la librería “control”
En la pantalla “escenario no se ha puesto ningún objeto, por lo que aparece la que
muestra por defecto.
El montaje de este primer ejemplo es muy sencillo y se muestra en la siguiente
imagen.
7
S4A (Scrtach) + Arduino
4.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Salida intermitente con visualización de estado
en pantalla.
Si queremos que en la pantalla del escenario aparezca una imagen de un diodo led
que simula encendido y apagado debemos crear con la herramienta “disfraces” del
entorno dos imágenes una que llamados led_off y otra led_on que muestran el estado.
Después en el programa lo que hacemos es utilizar el bloque de función
“cambiar el disfraz” perteneciente a la librería “apariencia” que permite mostrar en el
escenario una u otra imagen.
Los bloques “al presionar” y “por siempre” pertenecen a la librería “control”
En la siguiente figura se muestra el programa ya elaborado.
La siguiente figura es el aspecto del escenario
Led_off
led_on
8
S4A (Scrtach) + Arduino
5.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Salida intermitente con visualización de estado
en pantalla y control de frecuencia mediante un
canal de entrada analógica.
El siguiente ejemplo nos muestra la forma de poder asociar una variable al valor
de una entrada analógica Analog0 con el fin de poder variar el retardo en el encendido y
apagado de una salida digital PIN 13.
Comenzamos definiendo la variable “frecuencia” que mediante la función “fijar
frecuencia a valor del sensor Analog0” asociamos a ella el valor leído del canal
analógico.
El tiempo de encendido lo fijamos a 0.1 segundos y en donde actuamos es en el
tiempo de apagado. El tiempo de apagado los configuramos con la función “esperar
frecuencia/2000 segundos”
Hemos recurrido a la opción de mostrar en la pantalla “escenario” la imagen de
un diodo led encendido y apagado con los disfraces led_off y led_on. Mostramos estas
imágenes mediante la función “cambiar el disfraz a led_on” y “cambiar el disfraz a
led_off”.
Una vez activada la simulación podemos observar como al modificar el valor del
potenciómetro varía el tiempo de apagado del led.
9
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
El valor leído del canal Analog0 se divide por 2000 con el fin de reducir el rango
de variación del la variable frecuencia. En este caso podemos deducir que el valor de
frecuencia seria:
Frecuencia varía entre 0 y 0,512 seg.
Analog0 varía entre 0 y 1024
En la figura siguiente vemos el aspecto de la aplicación
A continuación se muestra el esquema de conexión de los componentes
10
S4A (Scrtach) + Arduino
6.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Gobierno de una salida mediante un pulsador
Queremos gobernar una salida digital PIN 13 mediante el accionamiento de una
entrada digital PIN 2 a la que le hemos colocado un pulsador.
El programa es muy sencillo. Mediante el bloque de “sensor… presionado”
averiguamos si el valor de la entrada es “true” o “false” y en función de este, mediante
el bloque de función “si… si no” perteneciente la librería “control”, conseguimos la
función de gobierno deseada: Activar o desactivar la salida PIN 13
El esquema del montaje es el de la siguiente figura.
11
S4A (Scrtach) + Arduino
7.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Gobierno de salida con pulsador en pantalla:
Pulsador virtual
En este caso lo que vamos a añadir a la versión anterior es la visualización en la
pantalla escenario de un led y un pulsador, pero en este caso el pulsador será “virtual”, es
decir, que el diodo led de la salida PIN 13 se activará gobernado desde la pantalla del
ordenador.
Se trata de activar desde la pantalla “escenario” un botón para activar el PIN 13 y
otro para desactivarlo.
La activación y desactivación se lleva a cabo por la acción sobre dos objetos:
led_off y led_on y la activación propiamente dicha es la que se asocia al objeto
Arduino1 que tiene también integrados los objetos led_on y led_off
Cuando se presiona sobre el objeto botón_on se envía al “mensaje” on, orden
“enviar a todos” que al recibirse en el script correspondiente al programa
Arduino1 activa la salida PIN 13 mediante la orden “digital 13 encendido”
Cuando se presiona sobre el objeto botón_off se envía al “mensaje” off, orden
“enviar a todos” que al recibirse en el script correspondiente al programa
Arduino1 desactiva la salida PIN 13 mediante la orden “digital 13 apagado”
En las figuras vemos los objetos del programa Arduino1 y el programa
correspondiente.
12
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Los programas puls_off y puls_on se muestran a continuación junto a los
“disfraces de cada uno”
La pantalla “escenario” de esta aplicación es la que se muestra a continuación, en
ella vemos los objetos descritos anteriormente: led, puls_off y puls_on
13
S4A (Scrtach) + Arduino
8.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Gobierno de salida en modo biestable
“memoria”
Ahora vamos a controlar la salida PIN 13 con un pulsador desde la tarjeta
Arduino pero para el gobierno se podrá hacer simplemente pulsando, actuando el sistema
como un biestable (una pulsación enciende, la siguiente pulsación apaga y así
sucesivamente).
En la figura se muestra el algoritmo.
En este caso, previamente se crean tres variables:
led_on: indica el estado de la salida PIN 13
oldValue: Indica el estado anterior de la salida PIN 13
currentValue: Indica el estado actual de la salida PIN 13
El funcionamiento es el siguiente:
Se fijan los valores ledOn y OldValue a false (“cero”) “fijar ledOn
false” y “fijar oldValue false”
Se lee el valor de la entrada Digital1 y se asocia a la variable
currentValue
Se pregunta si el valor currentValue es true y el OldValue es falso,
si es así entonces se pregunta si el led está apagado ledOn=false y si
es asi de activa la salida PIN13 “digital 13 encendido” y se fija el
14
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
valor de ledOn a true fijar ledOn true”, si no , se apaga el led
“digital 13 apagado” y se pasa pone el valor “fijar ledOn false”
Finalmente se fija oldValue al mismo valor que currentValue “fijar
oldValue a currentValue”
Este es el aspecto que presentaría la pantalla “escenario”. Vemos que se muestran
los valores de las variables currentValue, oldValue y ledOn.
Este sería el montaje del circuito.
15
S4A (Scrtach) + Arduino
9.
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Control de una salida mediante el teclado
Se trata de gobernar una salida (PIN 13) mediante el teclado con la letra “a” la
activamos y con la letra “s” la desactivamos.
El algoritmo es muy sencillo. Se han creado dos “disfraces” uno led_off y el otro
led_on que se asociarán al estado de apagado y encendido de la salida. Se ha recurrido al
bloque de función “al presionar tecla” que se activa cuando se detecta que una tecla del
teclado se ha pulsado.
Si se pulsa la tecla a la señal se activa PIN 13 =true
Si se pulsa la tecla s la señal se desactiva PIN 13=false
Al comienzo del programa para asegurarnos de que la salida esta apagada
ponemos el disfraz de led apagado “cambiar el disfraz a led_off”
En la siguiente imagen vemos el estado de la pantalla “escenario”
16
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
10. Contador Sencillo
Contar es una función muy útil en los sistemas, es por ello por lo que a
continuación vamos a estudiar el siguiente ejemplo.
Se trata de contar los impulsos que van entrando por una de las entradas digitales
PIN 2
Definimos una variable a la que llamaremos “cuenta” en ella se acumulará el
valor del contador que vamos a implementar. Luego la mostraremos en la pantalla
“escenario”.
El programa debe comenzar poniendo a “0” el valor de la variable
“cuenta”, lo hacemos con la instrucción “fijar Cuenta a 0”
En el bucle principal del programa “por siempre” integremos un bucle
cndicional “s” en el que la condición que se testea es si la entrada digital
PIN 2 ha sido activada “¿sensor Digital2 presionado”
Si se cumple la condición lo que se hace es incrementar en “1” el valor del
contador “fijar Cuenta a Cuenta+1”
Se establece a continuación un retardo de 0.5 seg. Con el fin de evitar que
cuente más de uno por el tiempo que este presionado aunque sea muy
poco. “pensar por 0.5 seg” . También se podría haber realizado el retardo
con la función “esperar… segundos” de la librería de Control
En la siguiente imagen vemos el aspecto de la pantalla “escenario”
17
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Se muestra a continuación el montaje de la aplicación.
18
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
11. Contador Adelante/atrás
Esta es una variante del ejercicio anterior en la que deseamos poder contar hacia
adelante o hacia atrás haciendo uso de dos entradas digitales Digilal2 y Digital3
correspondientes a los pines PIN 2 y PIN 3 de la tarjeta Arduino respectivamente.
De la misma manera que hemos hecho en el ejemplo anterior definimos la
variable Cuenta que almacenará el valor de contador.
Esta vez dispondremos de dos bucles tipo “si” uno para cada una de as dos
operaciones “contar” y “descontar”
Contar:
Para el bucle contar testeamos el estado de la variable de entrada digital
Digital2 PIN 2 y si se cumple que esta activada incrementamos el contador “fijar
Cuenta a Cuenta+1”
Descontar:
Para el bucle descontar testeamos el estado de la variable de entrada
digital Digital3 PIN 3 y si se cumple que esta activada incrementamos el
contador “fijar Cuenta a Cuenta-1”
Se han colocado igualmente los retardos para evitar “rebotes” en la cuenta
En la figura siguiente vemos el aspecto de la pantalla “escenario”.
19
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Este es el montaje que deberíamos realizar para probar la aplicación.
20
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
12. Contador con puesta a “cero”
Esta este ejemplo deseamos poder realizar la “puesta a cero” del valor del
contador. Para este montaje dispondremos de dos pulsadores conectados a las entradas
digitales Digilal2 y Digital3 correspondientes a los pines PIN 2 y PIN 3 de la tarjeta
Arduino respectivamente.
Digital2 (PIN 2)
Digital3 (PIN 3)
Será la para la entrada de impulso de cuenta
Será la entrada para la puesta a cero
De la misma manera que hemos hecho en el ejemplo anterior definimos la
variable Cuenta que almacenará el valor de contador.
Esta vez dispondremos de dos bucles tipo “si” uno para cada una de las dos
operaciones “contar” y “poner a cero”
Contar:
Para el bucle contar testeamos el estado de la variable de entrada digital Digital2
PIN 2 y si se cumple que esta activada incrementamos el contador “fijar Cuenta
a Cuenta+1”
Poner a cero:
Con la entrada Digital3 ponemos a cero e valor Cuenta “fijar Cuenta a 0”
A continuación vemos el aspecto de la pantalla “escenario”
21
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
El siguiente es el montaje de la aplicación.
22
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
13. Semáforo
En este ejemplo vamos a realizar un semáforo. Utilizaremos las siguientes salidas
Lámpara Roja
Lámpara Ámbar
Lámpara Verde
PIN 13
PIN 11
PIN 10
Se han creado tres disfraces para representar los tres estados del semáforo que se
irán mostrando de acuerdo a la secuencia de encendido de las salidas:
“cambiar disfraz a Semáforo_rojo”
“cambiar disfraz a Semáforo_ambar”
“cambiar disfraz a Semáforo_verde”
Los tiempos de espera se han definido mediante la función “Pensar … por 1
segundo”
En la pantalla de “escenario” se ha colocado de fondo la imagen de un cruce de
calles, lo cual le da cierto realismo a la aplicación.
23
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
En la siguiente imagen se muestra el circuito de montaje con protoboard.
24
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
14. Control de un motor
El entorno S4A dispone de dos salidas para el control de un motor mediante las
instrucciones:
“motor … apagado”
“motor … dirección horario/antihorario”
En este montaje se trata sencillamente de asociar el mando del motor a tres letras
del teclado del ordenador:
Tecla a
Tecla b
Tecla c
apagado
Giro en sentido horario
Giro en sentido antihorario
Se ha dispuesto que al iniciar el programa el motor se fuerce al estado apagado y
eso se hace con la función “motor … apagado”
En la pantalla del escenario se ha escrito un texto explicativo.
25
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
El esquema de montaje es el siguiente.
26
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
15. Control de un servomotor (giro 180º)
Para controlar un servomtor del tipo 180º de giro S4A dispone e la instrucción
“motor … angulo” en la que ángulo es un valor entero que pude estar comprendido
entre 0 y 180.
Crearemos dos variables: angulo y sensor
angulo
es el valor que colocaremos en la instrucción de control del motor
“motor … ángulo…” El valor ángulo se obtiene redondeando el
valor medido en Analog0 dividido por 0.18, dado que el valor
máximo que se puede poner como ángulo es 180 y sin embargo el
valor máximo que leemos del canal es 1024. Por eso
0.18=180/1024 El redondeo es porque la función motor no admite
ángulos que se den con valores decimales solo admite valores
enteros.
sensor
Es el valor leído del canal analógico de entrada
“fijar sensor a valor sensor Analog0”
La idea en esta aplicación es que el ángulo de giro se obtenga a través de una de
la entradas analógicas de la tarjeta Arduino, en este caso lo haremos a través de Analog0
“valor sensor Analog0” este valor leído lo asignamos a la variable
El algoritmo es muy sencillo. En primer lugar fijamos la posición de reposo en
90º “motor 8 ángulo 90”. Seguidamente, dentro de un bucle de repetición continua “por
siempre” se fijan las variables a sus valores y para terminar se activa el motor con la
variable ángulo “motor 8 ángulo angulo”
En la pantalla “escenario” colocamos para su visualización los valores de las
variables sensor y angulo.
27
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
En la siguiente figura vemos el esquema de montaje de la aplicación.
28
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
16. Lectura de un canal analógico de entrada
Con este ejemplo queremos leer el valor de uno de los canales de entrada
analógica de la Tarjeta Arduino y mostrar su valor en la pantalla “Escenario” del
entorno S4A.
La solución es muy sencilla, basta recurrir al bloque de función “fijar..”. que
colocamos dentro del bucle “por siempre”
Previamente debemos definir una variable seleccionando la librería “variables”
y marcando nueva variable: le pondremos el nombre Analogica1
La variable Analogica1 la asociaremos al “valor del sensor Analog1” bloque de
función que se encuentra en la librería “movimiento”
A continuación se muestra el aspecto de la pantalla “Escenario” en el que hemos
colocado el valor de la variable Analog1 con un texto qu se ha colocado editando
simplemente el fondo del escenario “Lectura de un canal analógico Analog1=”
29
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
En la figura vemos el montaje en protoboard de la aplicación.
30
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
17. Simulación de un Termostato
En muchos automatismos y sistemas de control el estado de un valor digital en
una salida depende del valor de una variable analógica de entrada. Este es el típico caso
de un “termostato”
Esa vez definiremos la variable analógica de entrada como value y la
asignaremos al canal analógico Analog1 mediante la función “fijar value valor del
sensor analog1”
Lo que procederá a continuación es establecer un condicional compuesto “si ,si
no” en el que se interrogue por el valor de “value”, estableciéndose que:
si value <800 entonces salida digital PIN 13=true “digital 13 encendido”
y en caso de no cumplirse la condición PIN 13=false “digital 13 apagado”
Se han establecido dos “disfraces” para representar la estufa encendida y
apagada. El aspecto de la pantalla “escenario” es el siguiente.
31
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
El montaje del circuito es el siguiente.
32
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
18. Traspaso de un valor analógico de entrada a una
salida analógica
En el ejemplo siguiente se recogerá un valor de un canal de entrada analógica
“Analógica1” de la tarjeta Arduino y se dirigirá a una de las salidas analógicas PIN 5
Se definirían dos variables:
Analogica1 para el canal leído “valor del sensor Analog1”
Sal_Analogica1 para el valor que sacaremos por el PIN 5 que actuará
en este caso como salida analógica.
Las instrucciones para fijar los valores son:
“fijar Analogica1 a valor del sensor Analog1”
“fijar Sal_Analogica1 a redondear Analogica1/(1024/255)”
Es muy importante que se tenga en cuenta que en las salidas solo se puede sacar
un valor entre 0 y 255, sin embargo, la entrada analógica leído puede oscilar entre 0 y
1024. Para resolver este problema lo que hacemos es aplicar un factor de reducción a la
señal Analógica1 K=1024/255, por eso en la orden fijar para sacar el valor
Sal_Analogica1 se utiliza este factor K y, además, se redondea el valor porque Arduino
no permite sacar por sus salidas analógicas un valor que tenga decimales, deben ser
valores enteros
En la pantalla “escenario” se muestra los dos valores tanto la lectura analógica
como el valor de escritura en la salida. Se ha editado el “fondo del escenario” y se ha
rotulado el texto en rojo que aparece.
33
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
El siguiente es el esquema de la aplicación
34
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
19. Gobierno de una salida analógica desde la
pantalla del Escenario
Se definirá una variable a la que llamamos, por ejemplo, intensidad.
Seleccionamos en el elemento de presentación de la variable (en el escenario) que se
muestre en modo deslizador y también se define el valor mínimo y máximo de la
variable (0 a 255). En la figura vemos como hacerlo mediante el botón derecho del ratón
El programa es tan sencillo como el que sigue. Basta que la función de salida de
valores analógicos se alimente con el valor intensidad: “analógico 5 valor intensidad”
La pantalla “escenario” es la que se muestra a continuación. Lo que hemos
hecho es editar el fondo y poner el texto en rojo que aparece.
35
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Bastará mover el cursor de la variable Intensidad para hacer que la intensidad del
diodo led conectado al PIN 5 varíe.
El montaje sobre protoboard es el siguiente.
36
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
20. Gobierno de una salida analógica mediante el
valor de la posición x del ratón.
Con esta aplicación vamos a descubrir otra manera de interacción que facilita
S4A con el mundo exterior.
En el ejemplo veremos cómo es posible cambiar la intensidad de un led colocado
en la salida analógica PIN 5 tomando en cuenta la posición x del ratón sobre la pantalla
“escenario”
Definimos una variable a la que le ponemos el nombre de “intensidad”.
Asociamos al valor de intensidad la posición del ratón tomada de la función “x
del ratón” . Se ha redondeado el valor porque la función analógica de salida recoge solo
valores enteros comprendidos entre 0 y 255 también se ha utilizado la función “abs” que
transforma el valor en valor absoluto
Básicamente el algoritmo es muy sencillo.
Se fija el valor de la intensidad “fijar Intensidad a abs de redondear x
del ratón”
Se envía el valor intensidad a la salida PIN 5 “analógico 5 valor
intensidad”
A continuación se muestra la pantalla “escenario”.
37
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Este es el esquema de montaje a realizar.
38
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
21. Gobierno de una salida analógica mediante un
bucle secuencial continuo
En la práctica anterior hemos gobernado una salida analógica con una variable
desde la pantalla. Ahora vamos a hacer lo mismo pero en lugar de asignar nosotros el
valor con el cursor movible de la variable lo hará solo el sistema creado dos bucles.
En primer lugar definimos una variable que denominamos intensidad y que al
comienzo del programa la ponemos a cero “fijar intensidad a 0”
Se establecerán dos bucles uno de ascenso de valor y otro de descenso lo cual
significa que el Led de la salida analogica5 PIN 5, mediante “analógico 5 valor
intensidad” se irá iluminando de menos a más hasta alcanzar un valor máximo y a partir
de ese instante entraremos en un segundo bucle que será todo lo contrario, de
decremento, hasta llegar a un valor mínimo.
Los saltos de valor se han establecido de 10 en 10, tanto para el ascenso como
para el descenso. Se ha dispuesto un retardo de 0.2 seg. para que el efecto se perciba
mejor “pensar por 0.2 segundos”
Los bucles se han montado con la función “repetir hasta que” con la condición
de valores máximo y mínimo a alcanza en cada bucle intensidad >240 e intensidad<20.
39
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Las funciones encargadas de incrementar y decrementar los valores de intensidad
son:
“fijar intensidad a intensidad + 10” y “fijar intensidad a intensidad - 10”
El aspecto de la pantalla “escenario” es el que vemos a continuación
El esquema del montaje es el siguiente.
40
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
22. Termómetro con leds y sensor LM35
La siguiente aplicación permite la lectura de un canal de entrada analógico
Analog1 y la posterior comparación con unos rangos de valor que permitieran el
gobierno de 3 salidas digitales.
En primer lugar se definirá una variable analógica que llamaremos Temperatura
y cuyo valor se asignará al canal Analog1 de la Tarjeta Arduino mediante el bloque de
función “fijar Temperatura a valor del sensor Analog1”
Ls salidas a gobernar serán 3: PIN 10, PIN 11 y PIN13.
Las condiciones que se establecen para el gobierno de las salidas vienen dadas
por los rangos que figuran en la cabecera de las funciones condicionales “si”
Si
Si
Si
400 > Temperatura >0 entonces PIN 10 =true
800 > Temperatura >400 entonces PIN 11 =true
Temperatura >800 entonces PIN 13 =true
Se han creado cuatro “disfraces” que permiten indicar en le pantalla “escenario”
el estado real de las salidas, en la figura se pueden ver: Led_2, Led_3 y Led_4 el disfraz
Led_1 se ha creado por si deseáramos un cuarto rango en el que no se activase ninguna
salida
41
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
La figura siguiente muestra el estado de la pantalla “escenario”
42
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
A continuación se muestra el esquema de montaje en en protoboard de esta
aplicación.
Se ha tomado como sensor de temperatura un sensor de semiconductor LM35
43
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
23. Instalación Domótica
Para finalizar esta colección de ejemplos se realizara una aplicación que permite
el control de dos aspectos básicos en una instalación de “domótica”: La iluminación y la
calefacción.
Se cuenta con la utilización de los disfraces que representen las lámparas
encendidas y apagadas y también un radiador encendido y apagado.
Se ha colocado una imagen de una habitación en la parte de fondo de la
aplicación. Con todo buscamos la aproximación al realismo de la instalación.
La aplicación tiene tres objetos:
El objeto principal Arduino
El objeto Iluminación que se corresponde con la iluminación
E objeto Calefacción que se corresponde con la calefacción
Designación de variables:
Las variables en este ejemplo son las siguientes:
Consigna_luz
Consigna_temp
Luz
Temperatura
Lámpara
Radiador
Permite seleccionar desde pantalla el valor de la luz
deseada
Permite seleccionar desde pantalla el valor de la
temperatura deseada.
Mide a través del canal analógico Analog1 el valor de la
temperatura ambiente
Mide el valor de la temperatura en el canal de entrada
Analog2
Indica el estado de la lámpara (1= encendida 0=apagada)
Indica el estado del radiador (1=encendido 0=apagado)
El objeto Iluminación tiene asociado un programa muy sencillo que se encarga de
controlar los disfraces “Lampara_off” y “Lámpara_on”. Para ello, mediante un
condicional “si, si no” testea la variable Lampara y si esta es 1 se pasa al disfraz
lámpara_on “Cambiar el disfraz lámpara_on”
Sensores analógicos de entrada:
Canal Analo0 PIN 0 analógico para medir la luz
Canal Analog1 PIN 1 analógico para medir la temperatura
44
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Salidas digitales:
PIN 13 salida de activación de lámpara
PIN 11 salida de activación de lámpara
PIN 10 salida de activación de radiador
El objeto Calefacción tiene asociado el programa que se encarga de controlar los
disfraces “radiador_off” y “radiador_on”. Para ello, mediante un condicional “si, si
no” testea la variable Radiador y si esta es 1 se pasa al disfraz radiador_on “Cambiar el
disfraz radoador_on”
El programa principal perteneciente al objeto Arduino es el que se muestra en la
siguiente figura.
Dentro de un bucle de repetición “por siempre” como todos los programas lo
primero que se hace es fijar las variables a sus fuentes de dato:
45
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
“fijar Temperatura a valor del sensor Analog1”
“fijar Luz a valor del sensor Analog0”
Seguidamente se pasa a una función condicional tipo “si, si no” que se
encargará de comprobar si el valor de la variable Luz es menor del valor de la
variable Consigna_luz.
Si se cumple la condición eso significa que hay poca luz y debemos encender las
lámparas:
“digital 13 encendido” y “digital 11 encendido”
El siguiente bucle condicional tipo “si, si no” se encargará de comprobar si el
valor de la variable Temperatura es menor del valor de la variable
Consigna_temp.
Si se cumple la condición eso significa que hace frio y debemos encender el
radiador:
46
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
“digital 10 encendido”
La siguiente figura muestra la pantalla de 2escenario de la aplicación”
Vemos una imagen del entorno con el programa cargado.
47
S4A (Scrtach) + Arduino
José Manuel Ruiz Gutiérrez
Este sería el montaje de ñpa aplicación.
Bibliografía y lugares para ampliar información.
Lugar oficial de Citalb Projecte Scratch: http://s4a.cat/index_es.html
Lugar oficial de la plataforma Arduino:
http://www.arduino.cc/es/Main/Software
Pagina oficial de Scratch:
http://scratch.mit.edu/
Documentación variada y muy útil EDUTEKA.
http://www.eduteka.org/modulos.php?catx=9&idSubX=278#!modulo-Scratch
48